CN107799867A - 新型可展开天线结构 - Google Patents

Abstract

一种新型可展开天线结构，由环结构、支撑肋结构、中心法兰盘等组成。肋结构在收拢态、展开过程以及最后的展开态中，同一根肋上肋关节和肋杆都在同一竖直平面内，两啮合齿轮轴线平行；环肋可展开结构采用关节扭簧驱动方式，弹簧主要分为扭簧、拉簧、碟簧、塔簧等，在可展开天线中使用拉簧、扭簧作为展开驱动力，主要在节点或连接杆件中布置；折叠式环杆及肋杆采用单杆结构而非桁架结构，显著地减轻了天线结构重量，大大提高了天线展开可靠性；环肋可展开结构采用关节扭簧驱动方式。

Description

新型可展开天线结构

所属技术领域

本发明涉及一种新型可展开天线结构，尤其应用大型天线中。

背景技术

从 1957 年前苏联发射第一颗卫星起，卫星技术在航天技术领域占据了核心地位。据统计，各国至今共发射了近 5000 个航天器，其中绝大多数是应用卫星。这些形形色色、用途各异的卫星发挥着巨大的经济、军事和社会效益。而随着通信、空间科学的迅猛发展，卫星成为信息传播中继站的首选。随着信息量的不断增大，对卫星天线的大容量、多谱段、大功率、长寿命等功能的需求变得愈加迫切，必然要求增大天线的口径来提高其传输带宽、信号增益和简化地面接收装置。据国外文献报道，地球静止轨道电子侦察卫星的接收天线口径通常在 30 以上，甚至达到 150 ，大型天线技术成为研制多种类型卫星所必须解决的关键技术之一。

由于火箭有效运载重量及运载空间的限制，无法直接将成型大口径天线随卫星送入轨道，利用可展开结构是解决问题的有效途径。在卫星发射阶段，可展开结构以折叠状态固定在火箭发射舱中，待卫星进入预定轨道，在地面监测、控制中心发送相应的指令后，星载天线根据设计要求逐步展开、调整、锁定后进入工作状态。因此，可展开性是星载大口径天线的一个主要特征。大型可展开卫星天线结构研究越来越受到人们的重视，许多国家和航天科研单位都在可展开卫星天线结构技术领域进行着激烈地竞争。优良的天线结构设计直接关系到卫星的技术水平，己经成为卫星天线制造的关键内容之一。

发明内容

为了克服现有的可展开天线结构不能同时获得很好的径向收纳率和高度收纳率的问题，本发明提供一种新型可展开天线结构，该型新型可展开天线结构可以使得折叠杆和折叠肋展开到预期的工作状态，显著地减轻了天线结构重量，大大提高天线展开可靠性，折叠式环杆及肋杆采用单杆结构而非桁架结构。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：为了减轻重量，减少加工工时，只选择略大于90°的齿廓，齿廓不完整，齿轮失去了圆周对称性，两个啮合齿轮并不是完全相同的；肋结构也是用n根肋杆去逼近抛物线，出于同步性传动的要求，肋关节选用齿轮作为传动副，并且不同于环关节的是，肋结构在收拢态、展开过程以及最后的展开态中，同一根肋上肋关节和肋杆都在同一竖直平面内，两啮合齿轮轴线平行，肋关节采用直齿圆柱齿轮以满足要求；

为了同步性好，以及可以使得折叠杆和折叠肋展开到预期的工作状态，环、肋结构关节采用齿轮作为传动结构；为了显著地减轻了天线结构重量，大大提高天线展开可靠性，折叠式环杆及肋杆采用单杆结构而非桁架结构；环肋可展开结构采用关节扭簧驱动方式，弹簧主要分为扭簧、拉簧、碟簧、塔簧等，在可展开天线中使用拉簧、扭簧作为展开驱动力，主要在节点或连接杆件中布置；为了保证获得很好的径向收纳率和高度收纳率，天线由环、肋关节分别与环杆、肋杆连接组成环结构与肋结构，展开过程中运动简单。

本发明的有益效果是：该新型可展开天线结构同步性好，可以使得折叠杆和折叠肋展开到预期的工作状态，同时获得很好的径向收纳率和高度收纳率；提高了展开天线反射面成型精度。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是环肋可展开结构简图。

图1中，1.主展开圆环，2.支撑肋，3.中心关节。

具体实施方式

优选的，如图1所示，环肋可展开结构主要包括环结构、支撑肋结构、中心法兰盘等。

优选的，环肋可展开天线展开后，圆环结构由正N边形逼近，包括N根等长的杆和N个环关节，因为相邻边存在夹角，因此使用非正交锥齿轮传递两相交轴的运动，分锥角由逼近圆环的正N变形边数决定。

优选的，结构有两种稳定状态，收拢态与展开态，天线收拢时环杆为竖直状态，当天线展开后各环杆保持水平，在此过程中，相邻环杆相对转过180°，环关节每个齿轮实际啮合角度为 ，因此为了减轻重量，减少加工工时，只选择略大于90°的齿廓，齿廓不完整，齿轮失去了圆周对称性，两个啮合齿轮并不是完全相同的。

优选的，在环肋可展开天线中，类似于环结构，肋结构也是用n根肋杆去逼近抛物线，出于同步性传动的要求，肋关节选用齿轮作为传动副，并且不同于环关节的是，肋结构在收拢态、展开过程以及最后的展开态中，同一根肋上肋关节和肋杆都在同一竖直平面内，两啮合齿轮轴线平行，肋关节采用直齿圆柱齿轮以满足要求。

优选的，环肋可展开结构采用关节扭簧驱动方式，弹簧主要分为扭簧、拉簧、碟簧、塔簧等，在可展开天线中使用拉簧、扭簧作为展开驱动力，主要在节点或连接杆件中布置。

优选的，当天线收拢时弹簧为储能状态，解锁后弹性势能释放，弹簧弹力驱动天线展开。

优选的，折叠式环杆及肋杆采用单杆结构而非桁架结构，显著地减轻了天线结构重量，大大提高了天线展开可靠性。

优选的，天线肋结构与中心结构采用刚性连接，为提高展开天线反射面成型精度提供了充分保证。

优选的，环、肋结构关节采用齿轮作为传动结构，同步性好，保证了折叠杆和折叠肋展开到预期的工作状态。

优选的，天线由环、肋关节分别与环杆、肋杆连接组成环结构与肋结构，展开过程中运动简单。对环杆、肋杆数目及形式优化后，用以保证获得很好的径向收纳率和高度收纳率。

Claims (5)

1.一种新型可展开天线结构，由环结构、支撑肋结构、中心法兰盘等组成，其特征是：肋关节选用齿轮作为传动副；环肋可展开结构采用关节扭簧驱动方式；折叠式环杆及肋杆采用单杆结构；天线肋结构与中心结构采用刚性连接。

2.根据权利要求1所述的新型可展开天线结构，其特征是：肋结构在收拢态、展开过程以及最后的展开态中，同一根肋上肋关节和肋杆都在同一竖直平面内，两啮合齿轮轴线平行。

3.根据权利要求1所述的新型可展开天线结构，其特征是：环肋可展开结构采用关节扭簧驱动方式，弹簧主要分为扭簧、拉簧、碟簧、塔簧等，在可展开天线中使用拉簧、扭簧作为展开驱动力，主要在节点或连接杆件中布置。

4.根据权利要求1所述的新型可展开天线结构，其特征是：折叠式环杆及肋杆采用单杆结构而非桁架结构，显著地减轻了天线结构重量，大大提高了天线展开可靠性。

5.根据权利要求1所述的新型可展开天线结构，其特征是：天线肋结构与中心结构采用刚性连接，为提高展开天线反射面成型精度提供了充分保证。